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從復(fù)興號(hào)高鐵看軌道車輛軸承應(yīng)用

2018-02-08

（鐵姆肯公司）

　　國(guó)產(chǎn)動(dòng)車組“復(fù)興號(hào)”達(dá)世界頂尖水準(zhǔn)，中國(guó)制造再一次吸引了世界的目光——這陣子，燃爆朋友圈的“復(fù)興號(hào)”高鐵以上檔時(shí)速400公里、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)速350公理刷新了中國(guó)鐵路運(yùn)行速度的新高。正式運(yùn)行后，京滬間的運(yùn)行時(shí)間將縮短到4.5小時(shí)。

復(fù)興號(hào)

　　軌道車輛車速的不斷攀升對(duì)其動(dòng)力系統(tǒng)提出了不小的挑戰(zhàn)，而作為其中的重要組成部件，齒輪箱的穩(wěn)定性尤為關(guān)鍵。在列車高速運(yùn)轉(zhuǎn)中齒輪箱中的軸承會(huì)面臨三個(gè)方面的考驗(yàn)，一是高速所帶來(lái)的潤(rùn)滑問(wèn)題，二是高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的高溫問(wèn)題，三是頻繁振動(dòng)的影響。三個(gè)嚴(yán)苛的關(guān)鍵問(wèn)題均需從優(yōu)化軸承設(shè)計(jì)入手解決。鐵姆肯公司自1929年便為軌道車輛提供軸承解決方案，深諳其中要義。

　　首先，高速是軌道車輛齒輪箱Z為常見(jiàn)的工況之一。由于圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊與滾子大端面在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中為滑動(dòng)摩擦且該區(qū)域較難進(jìn)行潤(rùn)滑，如果為齒輪箱選擇圓錐滾子軸承就需要正確的選型。

Timken圓錐滾子軸承

　　鐵姆肯公司建立嚴(yán)苛的擋邊線速度選取標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)對(duì)不同應(yīng)用工況進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)算分析，對(duì)圓錐滾子軸承進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效控制滑動(dòng)摩擦扭矩，提高了圓錐滾子軸承高速應(yīng)用范圍。而采用特殊擋邊結(jié)構(gòu)和涂層的軸承，由于加強(qiáng)了局部潤(rùn)滑、降低擋邊處的發(fā)熱，可以應(yīng)用到某些轉(zhuǎn)速極高的齒輪箱中。此外，潤(rùn)滑是影響軸承速度能力的關(guān)鍵因素，而影響軸承潤(rùn)滑的各種因素有載荷、溫度、游隙、粘度等，對(duì)各種因素的影響進(jìn)行量化分析，進(jìn)而對(duì)齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供專業(yè)的建議，也是鐵姆肯公司具備的關(guān)鍵技術(shù)能力。

　　其次，高溫是破壞齒輪箱正常運(yùn)行的常見(jiàn)殺手。鐵姆肯公司研究得出，當(dāng)軸承長(zhǎng)期處于超過(guò)公認(rèn)的安全溫度120℃高溫狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可造成軸承滾道表面熱處理硬度下降和尺寸不穩(wěn)定問(wèn)題。硬度下降可造成軸承額定載荷能力下降、滾道面易損傷等問(wèn)題，而尺寸變化將造成內(nèi)圈松動(dòng)、跳動(dòng)超差、結(jié)構(gòu)變形等問(wèn)題。這些問(wèn)題嚴(yán)重威脅軌道車輛的安全運(yùn)行。對(duì)于高鐵車輛齒輪箱應(yīng)用，鐵姆肯公司采用特殊熱穩(wěn)定處理以滿足高溫工況的應(yīng)用要求。

　　除了高速和高溫，頻繁振動(dòng)也是軌道車輛齒輪箱不容忽視的工況。當(dāng)車輪受到頻繁的振動(dòng)沖擊時(shí)，這種振動(dòng)沖擊會(huì)直接傳遞到齒輪箱上，特別是安裝在車軸上的軸承將受到較大較頻繁的振動(dòng)載荷。為了讓軸承避免或減小受到振動(dòng)載荷帶來(lái)的損傷，鐵姆肯公司的軌道車輛齒輪箱軸承采用了表面滲碳熱處理的材料。這種軸承表面硬度高而耐磨，芯部硬度低，韌性好，適用于有沖擊載荷的應(yīng)用。

　　此外，為防止高速振動(dòng)工況下軸承突然斷裂，在軌道車輛齒輪箱的軸承選型時(shí)，鐵姆肯公司特別注意保持架的強(qiáng)度問(wèn)題和如何控制保持架的振動(dòng)現(xiàn)象，通過(guò)專業(yè)軟件模擬Z惡劣的運(yùn)行工況進(jìn)行強(qiáng)度分析，從而選擇厚度加強(qiáng)、設(shè)計(jì)優(yōu)化的保持架。實(shí)踐證明，鐵姆肯公司高鐵齒輪箱軸承保持架具有足夠的強(qiáng)度來(lái)抵御高速振動(dòng)工況帶來(lái)的斷裂風(fēng)險(xiǎn)。

　　鐵姆肯公司嚴(yán)苛的遴選和制造標(biāo)準(zhǔn)令其產(chǎn)品同時(shí)滿足軌道車輛齒輪箱安全性、可靠性的應(yīng)用要求，遠(yuǎn)超其他工業(yè)用途的產(chǎn)品。在長(zhǎng)期的實(shí)踐過(guò)程中，鐵姆肯公司還在不斷分析總結(jié)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境對(duì)軸承壽命的影響，大力推進(jìn)創(chuàng)新產(chǎn)品的研發(fā)。

Timken®AP-2軸承

　　目前，鐵姆肯公司作為全球鐵路車輛設(shè)備的主要軸承供應(yīng)商，提供創(chuàng)新型高性能軸承及相關(guān)產(chǎn)品和軸承修復(fù)服務(wù)，包括：

　　Timken®高速鐵路及地鐵車輛齒輪箱軸承
　　Timken®AP™軸承
　　AP-2™軸承
　　牽引電機(jī)抱軸箱
　　SureFit™通用后擋
　　EcoTurn®迷宮式密封

　　在中國(guó)，鐵姆肯公司的軸承解決方案被廣泛應(yīng)用于中國(guó)高速鐵路車輛齒輪箱上，并得到許多世界知名OEM廠商的高度認(rèn)可，也與中國(guó)的鐵路裝備制造的領(lǐng)軍企業(yè)長(zhǎng)期合作，開(kāi)拓海外市場(chǎng)。

　　鐵姆肯公司將攜創(chuàng)新技術(shù)、遍布全球的應(yīng)用以及服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，繼續(xù)助力軌道車輛的高效、安全和可靠運(yùn)行，與中國(guó)鐵路行業(yè)共同收獲更加美好的未來(lái)。